Cortarte por torsión sísmica

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA

EVALUACIÓN DE CRITERIOS DE DISTRIBUCIÓN DEL
CORTANTE POR TORSIÓN SÍSMICA ESTÁTICA

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QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE

INGENIERO CIVIL

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CARLO MAGNO CISNEROS ALVAREZ

DIRECTOR DE TESIS: DR. JOSÉ ALBERTO ESCOBAR SÁNCHEZ

Mayo 2003

CONTENIDO1. Introducción
2. Antecedentes
2.1. Distribución de cortantes por torsión
3. Diseño por torsión sísmica estática
4. Conceptos de excentricidad estática para calcular momentos
torsionantes de entrepiso
4.1. Excentricidad de piso
4.2. Excentricidad de entrepiso
5. Procedimientos para distribuir las fuerzas sísmicas por torsión
5.1. Procedimiento de Rosenblueth y Esteva
5.2. Procedimientode Ávila
5.3. Procedimiento de Goel y Chopra
5.4. Procedimiento de Bazán y Meli
5.5. Procedimiento Simplificado de Diseño
6. Aplicación
6.1. Cálculo del momento torsionante con la excentricidad de piso
6.2. Cálculo del momento torsionante con la excentricidad de entrepiso
6.3. Cálculo con el procedimiento de Rosenblueth y Esteva
6.4. Cálculo con el procedimiento de Ávila
6.5. Cálculo conel procedimiento de Goel y Chopra
6.6. Cálculo con el procedimiento de Bazán y Meli
6.7. Cálculo con el Procedimiento Simplificado de Diseño

2

7. Discusión de resultados
8. Conclusiones y recomendaciones

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1.

INTRODUCCIÓN

Una de las principales causas de daño por sismo en estructuras asimétricas son las
producidas por la torsión (Zapata, 1993). Este fenómeno se debeprincipalmente a la
distribución asimétrica de las masas, las rigideces y las resistencias de los
elementos que deben soportar las fuerzas laterales producidas por un sismo.
Una gran mayoría de los métodos existentes de diseño por torsión sísmica incluyen
una gran precisión en los cálculos para obtener los cortantes de diseño, pero caen
en la complejidad para poderse aplicar de manera práctica.Anteriormente, una vez
que se distribuían los cortantes por torsión entre los elementos resistentes, se
llevaban a cabo sus análisis correspondientes mediante modelos matemáticos
planos, práctica que resulta laboriosa y compleja. Por otro lado, actualmente es muy
común en los despachos de cálculo contar con programas de análisis estructural
capaces de analizar modelos estructuralestridimensionales. Ante esta situación
surge la necesidad de aprovechar la existencia de este tipo de programas para
incluir, dentro del análisis de las estructuras, el efecto de la torsión sísmica. Para ello,
es necesario desarrollar métodos de diseño por torsión de estructuras que, con
ayuda de programas comerciales de análisis estructural, incluyan este efecto.
En este trabajo se evalúan diferentesmétodos para distribuir las fuerzas cortantes
por torsión sísmica en edificios de varios pisos. Se hace énfasis, muy
particularmente, en métodos que han sido desarrollados para ser aplicados utilizando
programas comerciales de análisis estructural.
Como ejemplo se estudia un edificio de 5 pisos que ha sido diseñado por torsión
sísmica estática. Los resultados de los métodos evaluados se comparan conlos
obtenidos al aplicar el método tradicional y se discute sobre sus ventajas y
desventajas. Esta discusión se lleva a cabo desde diferentes puntos de vista.
Fundamentalmente se busca establecer cuál procedimiento es capaz de determinar
las fuerzas de diseño en los elementos estructurales de los edificios, debido a la
torsión, de manera práctica y sin perder precisión en los cálculos.

42.

ANTECEDENTES

2.1

DISTRIBUCIÓN DE CORTANTES POR TORSIÓN

El efecto de torsión en cada entrepiso de una estructura se genera por el momento
torsionante debido a la fuerza cortante sísmica multiplicada por la excentricidad
estática ( e s ) que es considerada como la distancia entre el centro de masas (CM) y
el centro de torsión (CT) Figura 2.1
En edificios de varios pisos las...